Bakterien verhindern Überdüngung und schützen das Wasser

Stickstoff ist das wichtigste Element für das Wachstum von Pflanzen. Sie können ihn aber nicht einatmen. Er wird ihnen meist in Form von Nitrat durch Wirtschaftsdünger wie z.B. Gülle und durch Mineraldünger zugeführt. Die Pflanzen nutzen jedoch meist nur einen Teil des Stickstoffdüngers. Die überschüssigen Nitrate zersetzen sich entweder zu Lachgas, das ein stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid ist, oder gelangen ins Grundwasser und schließlich durch die Flüsse in die Ozeane, deren Leben sie bedrohen: Zusammen mit Phosphaten begünstigen sie das Umkippen der Gewässer in tote Zonen. Die größte dieser Zonen befindet sich dort, wo der Mississippi in den Golf von Mexiko mündet und hat etwa die Größe von Rheinland-Pfalz.   

Dem will das kalifornische Unternehmen PivotBio entgegenwirken. Mit seiner speziellen Biotechnologie erweckt es die natürlichen Fähigkeiten von Bodenbakterien wieder zum Leben, Stickstoff aus der Luft zu binden, in Nitrat umzuwandeln und ohne Überschuss an Pflanzen weiterzugeben. Diese Fähigkeit hatten sich bisher nur die mit Hülsenfrüchten assoziierten Bodenbakterien bewahrt, die mit den großen Kulturpflanzen assoziierten Bakterien aber im Zuge der Überdüngung eingebüßt.

Auf Basis von Tausenden von Bodenproben legten die PivotBio-Forscher eine Bibliothek des Boden-Mikrobioms an und screenten die darin enthaltenen Bakterien auf ihre Fähigkeit, in Symbiose mit Getreidepflanzen atmosphärischen Stickstoff zu fixieren und an deren Wurzeln abzugeben. Anschließend optimierten sie die besten Kandidaten – ohne transgene Verfahren – in einem rechnergestützten Re-Modelling und komponierten aus diesen ihr erstes Produkt. 2019 brachte PivotBio dieses Produkt zur natürlichen Selbst-Düngung von Mais in den USA erstmals auf den Markt. Es hat nach Auskunft des Unternehmens zu besseren Ernteerträgen geführt als herkömmlicher Dünger.

Auch das deutsche Biotechnologie-Unternehmen BRAIN Biotech nutzt den Werkzeugkasten der Natur für nachhaltige Prozesse und Inhaltsstoffe. Das BRAIN BioArchiv enthält 53 000 charakterisierte Mikroorganismen, genomische Daten